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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 15.Problemas - Ex. 17

Combustível propano ( C 3 H 8 ) é queimado com quantidade estequiométrica de ar. Determine a fração mássica de cada produto. Além disso, calcule a massa de água nos produtos e a massa de ar requerida por unidade de massa de combustível queimado.

Passo 1

Primeiramente vamos assumir que a combustão é completa e, assim, teremos nos produtos C O 2 ,   H 2 O ,   O 2   e   N 2 , apenas. Agora, temos que calcular as massas molares de C , H 2 ,   O 2 e o ar que são respectivamente

12 ,   2 ,   32   e   29   t o d o s   e m k g k m o l

Então, podemos equacionar a reação descrita no problema que é

C 3 H 8 + 5 ⋅ O 2 + 3.76 N 2 → 3 C O 2 + 4 H 2 O + E ⋅ N 2

Para encontramos E vamos fazer

5 ⋅ 3.76 = E → E = 18.8

Dessa forma, nossa equação fica sendo

C 3 H 8 + 5 ⋅ O 2 + 3.76 N 2 → 3 C O 2 + 4 H 2 O + 18.8 ⋅ N 2

A massa de cada produto será

m C O 2 = N C O 2 ⋅ M C O 2 = 3 ⋅ 44 = 132   k g

m H 2 O = N H 2 O ⋅ M H 2 O = 4 ⋅ 18 = 7 2   k g

m N 2 = N N 2 ⋅ M N 2 = 18.8 ⋅ 28 = 526.4   k g

m T = 730.4   k g

Passo 2

As frações de massa serão

m f C O 2 = m C O 2 m t = 132   k g 730.4   k g = 0.1807

m f H 2 O = m H 2 O m t = 7 2   k g 730.4   k g = 0 . 0986

m f N 2 = m N 2 m t = 526.4   k g 730.4   k g = 0.7207

Então, a massa de água por unidade de combustível queimado é

m H 2 O m C 3 H 8 = 4 ⋅ 18 k g 1 ⋅ 44 k g = 1.636 k g   H 2 O k g   C 3 H 8

Repetindo esse mesmo processo para o ar vamos ter

m a r m C 3 H 8 = 5 ⋅ 3.76 ⋅ 29   k g 1 ⋅ 44   k g = 15.69 k g   a r k g   C 3 H 8

Resposta

m f C O 2 = 0.1807

m f H 2 O = 0.0986

m f N 2 = 0.7207

m H 2 O m C 3 H 8 = 1.636 k g   H 2 O k g   C 3 H 8

m a r m C 3 H 8 = 15.69 k g   a r k g   C 3 H 8

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